Dagelijkse injecties met insuline zijn pijnlijk en ongemakkelijk, daarom ontwikkelen wetenschappers implantaten die diabetes kunnen behandelen zonder dat er injecties nodig zijn. Een nieuw implantaat ziet er bijzonder veelbelovend uit omdat het zuurstof produceert om de geïmplanteerde eilandcellen van voedingsstoffen te voorzien.
Bij de meeste mensen produceren de cellen van de pancreaseilandjes de insuline die nodig is om de juiste bloedsuikerspiegel te handhaven. Helaas vernietigt het immuunsysteem van mensen met diabetes type 1 deze cellen, waardoor insuline handmatig in de bloedbaan moet worden geïnjecteerd.
Een alternatief voor het injecteren van insuline is de implantatie van eilandcellen die zijn geëxtraheerd uit kadavers of afkomstig uit stamcellen. Hoewel dit in veel gevallen werkt, moeten patiënten levenslang immunosuppressiva gebruiken om te voorkomen dat deze cellen worden afgestoten.
Wetenschappers hebben geprobeerd eilandcellen in kleine, flexibele implantaten te wikkelen die de cellen beschermen tegen het immuunsysteem van de gastheer, maar toch de door deze cellen geproduceerde insuline in de bloedbaan laten diffunderen. Deze implantaten voorkomen echter ook dat levensonderhoudende zuurstof de cellen binnendringt, waardoor de cellen niet zo lang leven.
Sommige implantaten verhelpen dit tekort door voorgevulde zuurstofkamers of chemische middelen op te nemen die zuurstof produceren. Na verloop van tijd raken de zuurstof en de reagentia echter op, zodat het implantaat moet worden vervangen of opnieuw gevuld.
Een team van MIT en Boston Children's Hospital heeft onlangs een nieuw apparaat ontwikkeld op zoek naar een alternatief voor de langere termijn.
Het apparaat herbergt honderdduizenden eilandcellen en een protonenuitwisselingsmembraan, dat waterdamp (die van nature in het menselijk lichaam voorkomt) scheidt in waterstof en zuurstof. Waterstof verspreidt zich onschadelijk, terwijl zuurstof de opslagkamer van het implantaat binnendringt. Een ademend membraan in de opslagkamer zorgt er vervolgens voor dat zuurstof naar de opslagkamer stroomt die de eilandcellen bevat.
Voor het activeren van de waterdampsplitsing is een kleine spanning nodig, die draadloos wordt verzonden van een externe magnetische spoel naar de antenne van het implantaat. De spoelen kunnen op de huid van de patiënt worden geplakt, direct grenzend aan de implantatieplaats.
Bij experimenten met muizen met diabetes kreeg de ene groep een compleet zuurstofproducerend apparaat onder hun huid geïmplanteerd, terwijl een andere groep een niet-zuurstofproducerend apparaat kreeg dat alleen pancreaseilandjescellen bevatte. Terwijl beide groepen knaagdieren het aanvankelijk goed deden, ontwikkelde de niet-zuurstofrijke groep binnen ongeveer twee weken hyperglykemie.
De huidige plannen zijn om proeven uit te voeren op grotere dieren en vervolgens klinische proeven op mensen. Er wordt gehoopt dat deze technologie ook kan worden gebruikt om andere soorten therapeutische eiwitten te produceren om andere ziekten te behandelen. In feite is het apparaat gebruikt om de productie van erytropoëtine door cellen te ondersteunen, een eiwit dat de productie van rode bloedcellen stimuleert.
"Patiënten met een verscheidenheid aan ziekten hebben exogene eiwitinname nodig, soms heel vaak", zegt Daniel Anderson, professor aan het MIT en senior auteur van de studie. "Als we de behoefte aan infusies om de week zouden kunnen vervangen door een enkel implantaat dat op de lange termijn werkt, denk ik dat dit heel veel patiënten zou kunnen helpen."